集合式电容器的结构改进与应用

　　1前言集合式电力电容器是降损节能和改善电压质量的主要设备之一，在实际应用中以其容量大、体积小、占地面积小、安装维护方便等优点，越来越受到用户的欢迎，在市场中占有很大份额。但由于种种原因，近几年集合式电容器运行情况不是很好，出现了一些损坏情况，在用户中产生了不好的影响。针对这种情况，我们生产厂家积极配合找原因、总结经验，不断改进集合式的结构，提高其性能质量，保证其安全运行。

　　2产品结构的改进21小单元设计制造技术的进步211小单元是集合式电容器的核心部分，小单元的质量直接决定集合式产品的使用寿命。近几年电力电容器技术发展迅速，介质、结构不断发生变化。90年代生产的全膜电容器，普遍采用双面粗化的优质聚丙烯薄膜，铝箔采用折边，引线片（作为电极）引出结构，这种产品主要集中在1994~1999年，后来从返修产品解剖中发现，引线片结构存在很大缺陷，引线片本身的质量直接影响元件的质量，如引线片边缘存在尖角、毛刺（肉眼很难发现），则边缘电场集中，是元件击穿的主要原因，另外引线片结构接触电阻大，损耗大。所以从2001年开始，我公司借鉴国外技术，采用铝箔极板一边折边，一边突出结构，不仅改善了电极边缘的电场分布，降低损耗（现在电容器损耗可以做到小于0 2WAvar），降低了电容器发热功率，直接提高了电容器的质量。

　　212小单元开始设计阶段普遍采用全并结构，每个元件串联一个内熔丝作保护。内熔丝开始使用阶段缺乏研究经验，采用的纯铜熔丝在实际使用中不是很理想，经常在返修产品中发现熔丝群爆现象，所以近年来我公司作了大量试验研究，终于取得了突破，从2003年以后我们采用了新型熔丝，熔丝的安秒特性很好，改进了熔丝在元件上的布置和绝缘结构，这种新型熔丝结构从根本上解决了熔丝群爆的问题。（但笔者认为现有的熔丝结构还有缺陷，熔丝在熔断后，就会对绝缘油污染，影响电容器的质量。如果内熔丝在一个封闭的结构中就不会影响绝缘油了，所以内熔丝结构还有待进一步研究。）213在浸渍剂方面，我公司从2001年末开始使用了苯基乙苯基乙烷（PEPE）和苄基甲苯（M/DBT）取代了苯基二甲苯基乙烷（PXE），因前两者在低温下粘度低、吸气性好、电气性能优于PXE，提高了电容器的电气性能和质量。

　　214制造工艺水平的提高。为了提高产品质量，减少元件的击穿率，提高产品的重量比特性，缩小与世界先进电容器公司制造水平之间的差距，我公司对卷制车间做了进一步改造，使空调净化条件得到了提高，卷制车间净化度达到100级，芯子制造车间达到3000级，同时加强了对净化车间的尘埃粒子的动态监测，确保达到动态净化要求，为生产大容量电容器创造了条件。对于全膜电容器制造的另一个关键工序真空干燥浸渍，我公司引进了德国先进的真空干燥浸渍设备，实现了全过程自动控制和测量，能保持稳定的生产工艺过程。对原有的日本浸渍罐也进行了改造，建立了微机测量和记录系统，代替了手工操作和测量，减少了人为因素的影响。

　　22整台集合式电容器的结构改进为单相结构。集合式产品的器身和箱盖为一体结构（吊芯结构）。电容器的相间设置了绝缘屏障，加强了相间绝缘，避免了相间击穿的发生。

　　以往集合式产品内部结构为先并后串，小单元为全并结构。其优点是结构简单，接线方便，但是小单元数量多，尤其是大容量产品，小单元数量多，单元电流大，造成设计困难，集合式整体体积大。另外由于并联元件数太多，熔丝不便选择。

　　所以我公司现在多数采用单元两串结构，外部还是先并后串，这样减少了小单元数量，使集合式产品整体体积减小，熔丝更安全可靠。但是这种结构的保护整定与传统结构不同（在下面保护整定计算中论述）。

　　集合式产品油箱外壳采用了平板焊加强筋、散热筋结构。即使是容量大的产品，在未加外购的散热器、折板等情况下，产品*热点的温升仍然满足要求（己通过型式试验），因为全膜电容器损耗很小（tan5<0 02%），温升满足限制要求。但笔者认为大容量产品（超过5000kvar），运行在炎热地带（如南方），由于近年天气持续出现高温，这样的产品*好还是加装散热器，防止产品由于散热不好造成产品损坏。现在我公司大容量产品己加装外购的散热器，加强散热，保证产品安全运行。

　　在油补偿方面，普遍采用了大油枕结构，避免了油枕调节量不够导致夏天溢油，冬天油面下降较大的问题。另外我公司在集合式产品出厂前进行1.2倍额定电压12h的负载试验，检测整台产品的质量性能。

　　3应用集合式电容器在实际应用中，保护设置至关重要，必不可少，保护设置要齐全、完整并且合理。

　　电容器装置的前端保护有限时电流速断保护、过电流保护、过电压保护及低电压保护，针对集合式自身有开口三角电压保护、差压保护等。前端保护是防止系统异常时对集合式电容器及成套装置的损害。自身保护是电容器内部故障保护，集合式内部小单元为内熔丝保护，当元件有击穿时内熔丝熔断，甩掉击穿元件，当故障段上熔丝切除一定数量后，使与之并联的完好元件上的电压达到或超过其元件的额定电压的11倍~113倍时，这时在放电线圈的二次侧产生电压值，启动继电器，保护动作切除电容器组。二次保护的整定计算与集合式产品的内部结构密不可分，所以不同的结构整定计算有所区别。例如原来集合式结构为单元全并，外部先并后串，这样的结构整定计算公式为（以开口三角保护为例）：（取整数）；N―集合式电容器每相内部串联数，* M―集合式电容器内部串联段并联元件数；Kv Uex―集合式电容器额定相电压；Uch―开口三角零序电压；Ka，一灵敏系数；Ny―放电线圈变比，* Udz―继电器动作电压。

　　但是如果采用单元为两串结构，外部先并后串，这样整定计算为：（取整数）；N―集合式电容器每相串联台数；M―集合式电容器串联段并联台数；Kv―元件过电压倍数；Uex―集合式电容器额定相电压；Uch―开口三角零序电压；Klm一灵敏系数；Ny―放电线圈变比；由于集合式并联电容器的开口三角保护公式是以退出元件数作为K值的限制条件，因此要确保集合式安全运行，一定要了解其内部元件串并联情况，以便根据实际电路形式来推导和运用K值的公式，使公式能和电路接线相符合，以保证继电保护正常动作。

　　在集合式电容器安装的过程中压力释放阀和电接点讯号温度计也要充分利用，压力释放阀在产品运行前一定要把其中的释压片取出，才能保证压力释放阀可靠动作。电接点讯号温度计安装时，在温度计底座中要注入25*或45变压器油，使传感器充分接触，反应出箱体内上层油温（*热点温度）。当油温过高超过设定值（0°C ~65*C）时，电接点讯号温度计发出报警信号，继电保护动作使集合式电容器退出运行。

　　4维护集合式电容器维护简单是一大优点，但也要定期检查。

　　一要检查油标中的油量，高温时油不溢出，低温时有可见油。二要检查油封吸湿器中的变色硅胶，若由蓝色变成粉红色时应及时更换，更换硅胶时同时测定绝缘油的击穿电压，其值不低于45kV/ 25mm.因为现在集合式油箱中全部为2或45*变压器油，所以用户至少半年应对绝缘油进行耐压试验，同时应对变压器油进行气相色谱分析，检测变压器油中溶解气体的含量是否超标，（应符合电力行业标准DL/T 722-2000变压器油中溶解气体分析和判断导则》的要求），这样可以检测出集合式产品内部是否存在潜伏性过热和放电等故障。若油样达不到规定值，可用滤油机进行循环过滤、脱气处理，直到其指标达到要求。